CN105257908A - 一种地下管道的顶推钻进施工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地下管道的顶推钻进施工设备及方法，所述地下管道的顶推钻进施工设备包括导向钻杆、顶进机头和推进机构，所述顶进机头前端面间隔设置有切削刃，所述顶进机头顶部设置有与导向钻杆连接的第一连接机构，所述顶进机头底部设置有与管道连接的第二连接机构，所述顶进机头内设置有用于排出顶进机头内泥土的高压水枪。通过在顶进机头前端面间隔设置有切削刃，能够将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，并经由管道从起始井排出，能够在降低卵砾层土质压力的同时，有效的将泥土排出。

Description

一种地下管道的顶推钻进施工设备及方法

技术领域

本发明涉及管道施工技术领域，特别是指一种地下管道的顶推钻进施工设备及方法。

背景技术

近年来，在市政或工业管道工程施工中，必然要铺设很多不同直径的管道，包括自来水管道、污水管道、雨水管道、地下通道、燃气管道、热力管道等。传统的挖沟埋管法具有很多缺点，如影响交通、破坏路面、破坏地表植被、影响正常的商业活动和居民的日常生活、大量的土方工程等。近些年采用的顶推钻进法技术可以克服上述开挖法施工的不足。

采用挤密式扩孔时阻力太大，顶管无法行进；而排土式虽然可以切削工作面的土层，但是切削下来的卵石等块状物极易卡在螺旋钻杆与先导钻杆之间，使螺旋钻杆卡死甚至断裂，同样这样施工也无法正常进行。上述两种顶管法为现有的施工方法但是在卵砾层土质中均无法有效施工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种地下管道的顶推钻进施工设备及方法，能够解决卵砾层土质的顶推钻进施工过程中压力过大无法施工的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种地下管道的顶推钻进施工设备，所述地下管道的顶推钻进施工设备包括导向钻杆、顶进机头和推进机构，所述顶进机头前端面间隔设置有切削刃，所述顶进机头顶部设置有与导向钻杆连接的第一连接机构，所述顶进机头底部设置有与管道连接的第二连接机构，所述顶进机头内设置有用于排出顶进机头内泥土的高压水枪。

优选的，所述第一连接机构为环形连接件，所述环形连接件设置在顶进机头顶部中央，所述顶进机头通过所述环形连接件与导向钻杆连接，所述切削刃沿环形连接件的外圆周均匀间隔设置。

优选的，高压水枪指向管道一侧，所述高压水枪与高压水管连接，所述高压水管伸出管道与高压水泵连接。

优选的，所述地下管道的顶推钻进施工设备还设置有排出污水的潜水泵，所述潜水泵通过污水管与污水池连接。

优选的，所述推进机构包括油缸、所述油缸设置在油缸架上，所述油缸与控制柜连接，所述油缸与管道之间设置有顶铁，所述顶铁下方设置有导轨。

优选的，所述顶进机头内壁设置有润滑泥浆存储腔，所述润滑泥浆存储腔向顶进机头内的方向设置有润滑泥浆出口。

本发明还提供一种地下管道的顶推钻进施工方法，所述地下管道的顶推钻进施工方法包括：

在铺设管道位置的两端设置起始井和接收井；

利用导向钻杆从起始井向接收井进行先导孔的钻进；

在起始井将顶进机头顶部与导向钻杆连接，顶进机头尾部与管道连接，顶进机头向接收井方向推进；

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出；

当顶进机头推进进入接收井时，管道内部的泥土经由接收井排出。

优选的，所述顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出，包括：

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出。

优选的，所述顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出，包括：

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部；

向所述顶进机头和管道内部的泥土注入润滑泥浆；

利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出。

优选的，所述当顶进机头推进进入接收井时，管道内部的泥土经由接收井排出，包括：

当顶进机头推进进入接收井时，继续利用管道进行推进，将内部的泥土的管道从接收井推出。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过在顶进机头前端面间隔设置有切削刃，能够将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，并经由管道从起始井排出，能够在降低卵砾层土质压力的同时，有效的将泥土排出。

附图说明

图1为本发明的实施例的地下管道的顶推钻进施工设备结构图；

图2为本发明的实施例的地下管道的顶推钻进施工设备顶进机头截面图；

图3为本发明的实施例的地下管道的顶推钻进施工设备结构图；

图4为本发明的实施例的地下管道的顶推钻进施工方法流程图。

[主要元件符号说明]

1、导向钻杆；

2、顶进机头；

3、推进机构；

4、切削刃；

5、第一连接机构；

6、管道；

7、高压水枪；

8、高压水管；

9、潜水泵；

10、污水管；

11、污水池；

12、油缸；

13、油缸架；

14、控制柜；

15、顶铁；

16、导轨；

17、润滑泥浆存储腔；

18、润滑泥浆出口。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1和2所示，本发明实施例的一种地下管道的顶推钻进施工设备，所述地下管道的顶推钻进施工设备包括导向钻杆1、顶进机头2和推进机构3，所述顶进机头2前端面间隔设置有切削刃4，所述顶进机头2顶部设置有与导向钻杆1连接的第一连接机构5，所述顶进机头2底部设置有与管道6连接的第二连接机构，所述顶进机头2内设置有用于排出顶进机头内泥土的高压水枪7。

优选的，所述第一连接机构5为环形连接件，所述环形连接件设置在顶进机头2顶部中央，所述顶进机头2通过所述环形连接件与导向钻杆1连接，所述切削刃4沿环形连接件的外圆周均匀间隔设置。

本发明实施例的地下管道的顶推钻进施工设备，通过在顶进机头2前端面间隔设置有切削刃4，在顶进机头2推进时，能够对泥土进行切割并将工作面的泥土挤入顶进机头2和管道6内部，并经由管道6从起始井排出，能够在降低卵砾层土质压力的同时，有效的将泥土排出。

如图3所示，高压水枪7指向管道一侧，所述高压水枪7与高压水管8连接，所述高压水管8伸出管道与高压水泵连接。

本实施例中，通过设置高压水枪7能够有效的将顶进机头2和管道内的泥土冲刷至起始井并排出，从而降低了泥土占用空间，并提高了泥土的运输速度。

优选的，所述地下管道的顶推钻进施工设备还设置有排出污水的潜水泵9，所述潜水泵9通过污水管10与污水池11连接。

本实施例中，通过设置潜水泵7并将潜水泵7与污水池11连接能够对高压水枪7排出的水进行有效回收再利用，具体的，由于高压水的冲洗以及管道6存在高程即管道整体是微倾斜的以保证水的流动。最终一部分卵石及泥沙会沉淀在管道内；另一部分卵石及泥沙随着水流流回起始井中，由潜污泵9将泥水从蓄水池中抽到起始井上方的污水池中。经过沉淀上方杂质较少的水通过水池之间的连接管流入高压水池，在经过高压水管8进行冲洗，以此达到水的循环利用。

优选的，所述推进机构包括油缸12、所述油缸12设置在油缸架13上，所述油缸12与控制柜14连接，所述油缸12与管道6之间设置有顶铁15，所述顶铁15下方设置有导轨16。

本实施例中，通过设置控制柜14能够有效对油缸12进行控制，通过设置顶铁15，能够保证管道受力均匀，顶铁15下方设置有导轨16，能偶保证推进的顺利进行。

优选的，所述顶进机头2内壁设置有润滑泥浆存储腔17，所述润滑泥浆存储腔17向顶进机头2内的方向设置有润滑泥浆出口18。

本实施例中，通过设置润滑泥浆存储腔17能够在顶进机头2推进时向顶进机头2内的泥土添加润滑泥浆，从而有效避免泥土堆积堵塞。

如图4所示，本发明实施例的一种地下管道的顶推钻进施工方法，所述地下管道的顶推钻进施工方法包括：

步骤401：在铺设管道位置的两端设置起始井和接收井。

其中，起始井可以用于安放所有顶进设备的场所，顶管掘进机的始发场所，承受主顶油缸推力的构筑物，也是操作人员下工具管及管节的工作场所。在工作井内布置主顶油缸、顶铁、基坑导轨、洞口止水圈、照明装置和井内排水设备等。在工作井上方的地面上布置起吊运输设备。接收井可以用于接收顶管机或工具管的场所，与起始井相比，接收井布置比较简单，主要是用来取出先导钻杆及顶进机的机头。可以在起始井上方地面布置设备及水池，在起始井内布置油缸架及后靠，将油缸放置在油缸架上，将油缸的油管与控制柜连接，布置顶铁，并在顶铁下方设置导轨。

步骤402：利用导向钻杆从起始井向接收井进行先导孔的钻进。

步骤403：在起始井将顶进机头顶部与导向钻杆连接，顶进机头尾部与管道连接，顶进机头向接收井方向推进。

其中，可以将顶进机头顶部与先导钻杆连接，将高压水枪安装在顶进机头内，使高压水枪的喷头向后，正对管道后方。润滑泥浆存储腔内填充润滑泥浆，利用吊车吊下管道放在导轨上，加放顶铁，接高压水管及润滑泥浆管。

步骤404：顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出。

其中，可以启动润滑泥浆泵及高压水泵，启动控制柜，油缸给进，顶住顶铁向前推动管道，管道顶进机头向前。顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶管机头内部，高压水枪喷出的高压水流将掉落的泥土及卵石等冲入紧随机头的管道内，由于高压水的冲洗以及管道存在高程即管道整体是微倾斜的以保证水的流动。最终一部分卵石及泥沙会沉淀在管道内；另一部分卵石及泥沙随着水流流回起始井的蓄水池中，由潜污泵将泥水从蓄水池中抽到起始井上方的泥浆池中。经过沉淀上方杂质较少的水通过水池之间的连接管流入高压水池，在经过高压水管进行冲洗，以此达到水的循环利用。当一根管道被顶入，前面的导向管也被顶出。

高压水管和润滑泥浆均通过卡压式连接，当用吊车将管道继续吊入起始井中准备续接时要拆断高压水管及润滑泥浆管，用各自的加长管从刚刚吊入的管道内穿过采用卡压式快速的将首尾连接使各自系统正常运行。接下来又进行一个又一个的循环直到完成整个管道的铺设。

步骤405：当顶进机头推进进入接收井时，管道内部的泥土经由接收井排出。

其中，当导向钻杆全部被顶出后，继续将顶进机头顶出。顶进机头顶出后就不需要再进行泥浆润滑以及高压冲洗了，关掉高压水泵及润滑泥浆泵。将起始井管口附近的高压冲洗管及泥浆管拆下继续用新管顶入，将已经顶入含有卵砾石及部分泥土的管道向接收井顶出，并拆掉混凝土管中的高压水管及泥浆管。直至将所有的含有卵砾石及部分泥土的管道在接收井顶出。这样起始井与接收井之间的管道都是内部干净的管道不会影响排水。

优选的，所述顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出，包括：

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出。

优选的，所述顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出，包括：

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部；

向所述顶进机头和管道内部的泥土注入润滑泥浆；

利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出。

优选的，所述当顶进机头推进进入接收井时，管道内部的泥土经由接收井排出，包括：

当顶进机头推进进入接收井时，继续利用管道进行推进，将内部的泥土的管道从接收井推出。

本发明实施例的地下管道的顶推钻进施工方法，在现有的顶管推进法均无法有效的完成卵砾石土质的管线铺设时提出构想并进行设计实验，直接应用于工程案例，经过现场试验应用，可以完成对卵砾石土质中小管径的铺设。施工质量能够满足设计要求。能够产生直接的经济效益。对于某些卵砾石土质的地区具有巨大的市场前景，具有潜在的经济价值和社会价值。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地下管道的顶推钻进施工设备，其特征在于，所述地下管道的顶推钻进施工设备包括导向钻杆、顶进机头和推进机构，所述顶进机头前端面间隔设置有切削刃，所述顶进机头顶部设置有与导向钻杆连接的第一连接机构，所述顶进机头底部设置有与管道连接的第二连接机构，所述顶进机头内设置有用于排出顶进机头内泥土的高压水枪。

2.根据权利要求1所述的地下管道的顶推钻进施工设备，其特征在于，所述第一连接机构为环形连接件，所述环形连接件设置在顶进机头顶部中央，所述顶进机头通过所述环形连接件与导向钻杆连接，所述切削刃沿环形连接件的外圆周均匀间隔设置。

3.根据权利要求1所述的地下管道的顶推钻进施工设备，其特征在于，高压水枪指向管道一侧，所述高压水枪与高压水管连接，所述高压水管伸出管道与高压水泵连接。

4.根据权利要求1所述的地下管道的顶推钻进施工设备，其特征在于，所述地下管道的顶推钻进施工设备还设置有排出污水的潜水泵，所述潜水泵通过污水管与污水池连接。

5.根据权利要求1所述的地下管道的顶推钻进施工设备，其特征在于，所述推进机构包括油缸、所述油缸设置在油缸架上，所述油缸与控制柜连接，所述油缸与管道之间设置有顶铁，所述顶铁下方设置有导轨。

6.根据权利要求1所述的地下管道的顶推钻进施工设备，其特征在于，所述顶进机头内壁设置有润滑泥浆存储腔，所述润滑泥浆存储腔向顶进机头内的方向设置有润滑泥浆出口。

7.一种地下管道的顶推钻进施工方法，其特征在于，包括：

在铺设管道位置的两端设置起始井和接收井；

利用导向钻杆从起始井向接收井进行先导孔的钻进；

在起始井将顶进机头顶部与导向钻杆连接，顶进机头尾部与管道连接，顶进机头向接收井方向推进；

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出；

当顶进机头推进进入接收井时，管道内部的泥土经由接收井排出。

8.根据权利要求7所述的地下管道的顶推钻进施工方法，其特征在于，所述顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出，包括：

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出。

9.根据权利要求8所述的地下管道的顶推钻进施工方法，其特征在于，所述顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部，利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出，包括：

顶进机头前端面的切削刃将工作面的泥土挤入顶进机头和管道内部；

向所述顶进机头和管道内部的泥土注入润滑泥浆；

利用高压水枪将顶进机头和管道内部的泥土经由管道从起始井排出。

10.根据权利要求8所述的地下管道的顶推钻进施工方法，其特征在于，所述当顶进机头推进进入接收井时，管道内部的泥土经由接收井排出，包括：

当顶进机头推进进入接收井时，继续利用管道进行推进，将内部的泥土的管道从接收井推出。